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文檔簡介
天然藥物化學(xué)一、概述二、苯丙酸衍生物三、香豆素Coumarin第三章苯丙素類概念:苯丙素是天然存在的一類含有一個或幾個C6-C3基團(tuán)的酚性物質(zhì)。常見的有苯丙烯、苯丙酸、香豆素、木脂素等,廣義的講,黃酮類也是苯丙素的衍生物。大多數(shù)的天然芳香化合物生源由此而來。
香豆素類(1分子C6—C3單元)木脂素類(2分子C6—C3單元)木質(zhì)素類(多分子C6—C3單元)黃酮類(C6—C3—C6單元,另章介紹)取代方式:在苯核上常有羥基和烷氧基取代,有時會有烷基取代。生源:是由莽草酸(shikimicacid)通過芳香氨基酸(苯丙氨酸或酪氨酸)合成而來。一、概述一、概述
丁香酚β—細(xì)辛醚a—細(xì)辛醚(苯丙烯)
紫丁香苷(苯丙醇)桂皮醛(苯丙醛)咖啡酸阿魏酸丹參素(苯丙酸)一、概述二、苯丙酸衍生物三、香豆素Coumarin第三章苯丙素類
植物中存在的苯丙酸類成分主要是桂皮酸的衍生物。有四種羥基桂皮酸在植物中是廣泛存在的:
1對羥基桂皮酸R1=HR2=H
(p-hydroxycinnamicacid)2咖啡酸(caffeicacid)OHH3阿魏酸(ferulicacid)OCH3H4芥子酸(sinapicacid)OCH3OCH3至少還有六種桂皮酸衍生物,但較少見,如異阿魏酸(isoferulicacid)、鄰羥基桂皮酸(o-hydroxycinnamicacid)、對甲氧基桂皮酸(p-methoxycinnamicacid)等。二、苯丙酸衍生物苯丙酸類化合物常與不同的醇、氨基酸、糖或有機(jī)酸等結(jié)合成酯存在,其中一些化合物還有較強(qiáng)的生理活性。綠原酸(chlorogenicacid)綠原酸是3-咖啡??鼘幩?,存在于很多中藥如茵陳、金銀花中,是其抗菌、利膽的有效成分。中華人民共和國藥典一部(2000版)中收錄的金銀花,其含量測定方法是以綠原酸為對照品進(jìn)行HPLC測定。同樣,藥典收錄的復(fù)方制劑“雙黃連口服液”是由金銀花、黃芩和連翹組成的復(fù)方,其鑒別項中即以是否含的綠原酸作為鑒別金銀花的依據(jù)。除此以外,常見含有苯丙酸成分的中藥還有升麻(含阿魏酸等)、茵陳(含綠原酸)及川芎(含阿魏酸)等。二、苯丙酸衍生物一、概述二、苯丙酸衍生物三、香豆素Coumarin第三章苯丙素類
香豆素是具有苯駢α-吡喃酮母核的一類化合物的總稱,在結(jié)構(gòu)上可看作順式鄰羥基桂皮酸失水而成的內(nèi)酯。香豆素類化合物也廣泛分布于植物界,只有少數(shù)來自動物和微生物,在傘形科、豆科、蕓香科、茄科和菊科等植物中分布更廣泛。其中被藥典收載的有秦皮、白芷、獨活、前胡、菌陳、補(bǔ)骨脂等。在植物體內(nèi),香豆素類化合物常常以游離狀態(tài)或與糖結(jié)合成苷的形式存在,大多存在于植物的花、葉、莖和果中,通常以幼嫩的葉芽中含量較高。三、香豆素Coumarin三、香豆素
(一)香豆素的結(jié)構(gòu)類型
前已述及,香豆素在植物體內(nèi)是由桂皮酸經(jīng)氧化、環(huán)合而成,教材P111給出了香豆素在體內(nèi)的衍生過程,從圖中可以看出,幾乎所有的香豆素都含有7-氧取代基。同時7-氧代使得6-和8-位電子云密度增大,易于被親電的異戊烯基進(jìn)攻,從而在6-或8-位形成異戊烯基取代,并進(jìn)一步環(huán)合成新的含氧環(huán)。據(jù)此,我們常把香豆素類化合物進(jìn)一步分成下列幾個類型:
1簡單香豆素:只在苯環(huán)上有取代基,常為羥基、甲氧基、亞甲二氧基和異戊烯基等,其中7-位總為含氧取代,6-位和8-位接異戊烯基較多。
ex.廣泛分布于被子植物各科如蕓香科、菊科、茄科、豆科等多種植物的七葉內(nèi)酯(亦稱秦皮乙素,esculetin)及其葡萄糖苷七葉苷(亦稱秦皮甲素,esculin),藥理實驗證實二者均具有抗炎、鎮(zhèn)痛和抗菌活性。三、香豆素
(一)香豆素的結(jié)構(gòu)類型
ex.傘形科植物歐前胡(尹波前胡,Peucedanumosthruthium)根狀莖中的王草質(zhì)(ostruthin),6位含有兩個異戊烯基的十碳鏈,該化合物具抗細(xì)菌和抗真菌作用
簡單香豆素一般在7位接含氧取代基,而異戊烯單元則存在于6位或8位。三、香豆素
(一)香豆素的結(jié)構(gòu)類型2呋喃香豆素:苯環(huán)上的異戊烯基與鄰位酚羥基環(huán)合成呋喃環(huán)。成環(huán)后常伴隨著失去3個碳原子。分為線型(linear)和角型(angular)兩種。
存在于豆科植物粉綠小冠花(Cornillaglauca)種子,補(bǔ)骨脂(Psoraleacorylilolia)果實中的補(bǔ)骨脂內(nèi)酯,是線型呋喃香豆素,可作為皮膚科用藥,有光敏作用,注射或內(nèi)服,再以長波紫外線或日光照射,可使受照射處皮膚紅腫,色素增加。適用于白癜風(fēng)、牛皮癬及斑禿。在紫外線存在時,可引起DNA合成損傷。另外還具有止血、抗菌等作用。三、香豆素
(一)香豆素的結(jié)構(gòu)類型
存在于傘形科植物如牛防風(fēng)的根和白芷屬一些植物果實中的茴芹內(nèi)酯(pimpinellin)是角型呋喃香豆素,為結(jié)核菌抑制劑,可抑制結(jié)核分支桿菌的生長。3吡喃香豆素:苯環(huán)上的異戊烯基與鄰位酚羥基環(huán)合而成2,2-二甲基-α-吡喃環(huán)結(jié)構(gòu),形成吡喃香豆素。也分為線型(linear)和角型(angular)兩種。三、香豆素
(一)香豆素的結(jié)構(gòu)類型
存在于蕓香科植物美洲花椒樹皮、蕓香根、檸檬根等中的花椒內(nèi)酯(xanthyletin)具解痙作用,還有抗癌和抗菌活性,體外對培養(yǎng)的人的宮頸癌Hela細(xì)胞的抑制作用。該化合物為線型吡喃香豆素。存在于傘形科植物巖風(fēng)和黃盔芹的根中的化合物黃盔芹素(xanthogalin)是一個角型吡喃香豆素,在吡喃環(huán)上還接有一個異戊烯取代基,該化合物能使膽固醇引起動脈粥樣硬化的家兔的動脈壓一時性下降和心率減慢,并有舒張血管及解除外周血管和小腸痙攣的作用。三、香豆素
(一)香豆素的結(jié)構(gòu)類型其它香豆素:在α-吡喃酮環(huán)上有取代基。C3、C4上常有苯基、羥基、異戊烯基等取代。教材P118
亮菌甲素:得自于白蘑科真菌假蜜環(huán)菌菌絲體,對膽道系統(tǒng)的壓力起到很好的調(diào)節(jié)作用,使膽汁能順利地排出。對一些膽道運動障礙的疾患、膽道內(nèi)小的結(jié)石、膽管及膽囊的炎癥,能起良好的作用,臨床效果良好。
海棠果內(nèi)酯:得自藤黃科植物海棠果,具有抗炎活性,還有抗關(guān)節(jié)炎作用。逆沒食子酸,又稱鞣花酸,得自大戟科、胡桃科、薔薇科等多種植物,也常以游離態(tài)或結(jié)合態(tài)存在于許多植物的蟲癭或葉子中,為止血劑,有興奮子宮的作用,對妊娠8,12,16天的小鼠,靜脈注射1.2mg/kg時,可增加流產(chǎn)的發(fā)生率。三、香豆素
(一)香豆素的結(jié)構(gòu)類型其中4,7-二羥基香豆素易發(fā)生互變異構(gòu)形成2,7-二羥基色原酮。三、香豆素
(一)香豆素的結(jié)構(gòu)類型1
性狀天然的香豆素多有完好的結(jié)晶,大多具香味。小分子的香豆素有揮發(fā)性,能隨水蒸氣蒸出,并能升華。但香豆素的苷則多無香味和揮發(fā)性,亦不能升華。2溶解度游離香豆素一般不溶或難溶于水,可溶于沸水,易溶于苯、乙醚、氯仿和乙醇等有機(jī)溶劑。香豆素苷能溶于水、醇,難溶于乙醚、苯等低極性有機(jī)溶劑。3熒光香豆素類在可見光下為無色或淺黃色結(jié)晶,在紫外光下可見藍(lán)色熒光。7-位導(dǎo)入羥基后,熒光增強(qiáng),甚至在可見光下也能看到熒光。一般香豆素遇堿后熒光加強(qiáng)。7-羥基香豆素在8-位引入羥基,熒光則消失。香豆素?zé)晒馀c結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系尚不清楚。三、香豆素
(二)香豆素的理化性質(zhì)下列化合物熒光最強(qiáng)的是()4內(nèi)酯性質(zhì)和堿水解反應(yīng)三、香豆素
(二)香豆素的理化性質(zhì)順式鄰羥基桂皮酸不穩(wěn)定,但一些特殊結(jié)構(gòu)的香豆素卻能形成穩(wěn)定的順式鄰羥基桂皮酸衍生物。三、香豆素
(二)香豆素的理化性質(zhì)內(nèi)酯環(huán)的性質(zhì)(堿水解)
長時間加熱
香豆素順鄰羥基桂皮酸鹽反鄰羥基桂皮酸鹽(S水?。⊿水大)(加酸不可逆)應(yīng)用:堿溶酸沉法提取香豆素堿溶酸沉法提取香豆素注意:加熱時間不宜太長不能與濃堿共沸(裂解—酚類或酚酸)側(cè)鏈有酯鍵的不宜(堿水解)5顯色反應(yīng)(1)異羥肟酸鐵反應(yīng)--------內(nèi)酯的顯色反應(yīng)堿性條件下,香豆素內(nèi)酯開環(huán),并與鹽酸羥胺縮合成異羥肟酸,再在酸性條件下與三價鐵離子絡(luò)合成鹽而顯紅色。(2)與酚類試劑的反應(yīng)具有酚羥基,可與FeCl3試劑產(chǎn)生顏色反應(yīng);若酚羥基的對位未被取代,或6-位上沒有取代,其內(nèi)酯環(huán)堿化開環(huán)后,可與Gibb’s試劑、Emerson試劑反應(yīng)。機(jī)制如下:三、香豆素
(二)香豆素的理化性質(zhì)Gibb’s反應(yīng):符合以上條件的香豆素乙醇溶液在弱堿條件下,2,6-二氯(溴)醌氯亞胺試劑與酚羥基對位活潑氫縮合成藍(lán)色化合物。Emerson反應(yīng):符合以上條件的香豆素的堿性溶液中,加入2%的4-氨替比林和8%的鐵氰化鉀試劑與酚羥基對位活潑氫縮合成紅色化合物。三、香豆素
(二)香豆素的理化性質(zhì)顯色反應(yīng)反應(yīng)類型反應(yīng)試劑反應(yīng)特點鑒別特點鑒別意義異羥肟酸鐵反應(yīng)鹽酸羥胺、Fe+
紅色絡(luò)合物內(nèi)酯結(jié)構(gòu)內(nèi)酯環(huán)有無三氯化鐵反應(yīng)Fe+Cl3溶液綠色~墨綠色酚羥基酚羥基有無Emerson反應(yīng)4-氨基安替比林紅色同上同上
鐵氰化鉀(OH—)Gibb’s反應(yīng)2,6-二氯苯醌藍(lán)色酚羥基對6-有無取代氯亞胺(OH—)位無取代香豆素顯色反應(yīng)鑒別特點和意義哪些化合物能發(fā)生三氯化鐵反應(yīng)反應(yīng)()哪種化合物能發(fā)生Gibb’s反應(yīng)()雙鍵的加成反應(yīng)順序:非共軛的側(cè)鏈雙鍵、呋喃環(huán)或吡喃環(huán)雙鍵、C3—C4雙鍵氧化反應(yīng)高錳酸鉀:C3—C4雙鍵斷裂——水楊酸的衍生物鉻酸:側(cè)鏈、苯環(huán)——醌式結(jié)構(gòu);吡喃酮環(huán)不氧化臭氧:側(cè)鏈雙鍵、呋喃環(huán)或吡喃環(huán)雙鍵、C3—C4雙鍵
一般利用香豆素的溶解性、揮發(fā)性及具有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的性質(zhì)進(jìn)行提取分離。1系統(tǒng)溶劑法:常用石油醚,苯,乙醚,EtOAc,丙酮和甲醇依次萃取。2水蒸氣蒸餾法:適用于具有揮發(fā)性的小分子香豆素。3堿溶酸沉法:香豆素類化合物多呈中性或弱酸性,所以常與中性、弱酸性雜質(zhì)混在一起??衫脙?nèi)酯遇堿能開環(huán)溶解,加酸又環(huán)合沉淀的特性加以分離。4色譜分離法:三、香豆素
(三)香豆素的提取分離按題意填空1、極性()>()>()2、色譜分離
乙酸乙酯洗脫分布收集回收溶劑
IIIIII()()()
硅膠色譜1紫外光譜香豆素274nm284nm311nm(苯環(huán)引起)(α,β-不飽和內(nèi)酯引起)黃酮250~285nm304~350nm(苯甲酰系統(tǒng)引起)(桂皮酰系統(tǒng)引起)2紅外吸收光譜香豆素的紅外吸收和α-吡喃酮相似。與芳環(huán)共軛的α-吡喃酮的羰基多位于ν1695~1725cm-1,與羰基共軛的雙鍵峰多位于1625~1640cm-1
,C1位氧原子所形成的C-O鍵的吸收多位于1260~1280cm-1。另外,由于具有芳環(huán)結(jié)構(gòu),故在1500~1600和700~900cm-1之間有苯環(huán)的特征吸收峰。如果有羥基取代,則在3200~3600cm-1有羥基的特征吸收峰。三、香豆素
(四)香豆素的波譜學(xué)特征3質(zhì)譜有較強(qiáng)的分子離子峰,基峰通常是失去CO的苯并呋喃離子。簡單香豆素和呋喃香豆素的分子離子峰經(jīng)常是基峰。
香豆素類化合物的質(zhì)譜圖中都有連續(xù)脫CO的碎片離子峰。含氧取代基越多,脫CO的峰越多。
7-甲氧基香豆素的分子離子峰是基峰,由于具有甲氧基,因此形成了[M-CO-CH3]+峰。三、香豆素
(四)香豆素的波譜學(xué)特征三、香豆素
(四)香豆素的波譜學(xué)特征4核磁共振譜受內(nèi)酯羰基吸電子共軛效應(yīng)影響,3-,6-,8-H信號位于較高場,4-,5-,7-H信號位于較低場。
7-位有氧取代時,由于其供電子共軛效應(yīng),使得C-3的電子云密度增大,3-H的化學(xué)位移向高場位移。7-氧代,8-烷基取代的香豆素與7-氧代,6-烷基取代的香豆素,利用兩個芳香質(zhì)子的信號是可以區(qū)別的,如下表示:呋喃環(huán)質(zhì)子(AB系統(tǒng),dd.)δ6.70~7.20(1H,d.J=2.0~2.5)δ7.50~7.70(1H,d.J=2.0~2.5)香豆素類化合物1H-NMR譜上具有鑒別特征的典型信號:(1)3,4-位無取代香豆素類成分,H-3、H-4構(gòu)成AB系統(tǒng),以一組dd.峰出現(xiàn),偶合常數(shù)較大(J≈9.5Hz),由于受羰基吸電共軛效應(yīng)的影響,H-4位于較低場,化學(xué)位移較大(δ7.50~8.20)。芳環(huán)質(zhì)子H-5(1H,s.)H-8(1H,s.)7-OH香豆素H-5(1H,d.J=8.0)
δ(低場)
H-6(1H,dd.J=8.0;2.0)δ(高場)
H-8(1H,d.J=2.0)δ(高場)
5、7-二取代香豆素H-6、H-8分別呈現(xiàn)d峰,J=2.0~2.5(小、間偶)6、7-二取代(線型呋喃和線型吡喃)H-5、H-8
分別呈現(xiàn)s峰
7、8-二取代(角型呋喃和角型吡喃)H-5、H-6
分別呈現(xiàn)d峰,J=8.0(大、鄰偶)(2)芳環(huán)質(zhì)子信號受芳環(huán)取代影響很大。(3)香豆素母核H-8、H-4在高分辨譜上能觀察到遠(yuǎn)程偶合,J4=0.60~1.0Hz。(4)呋喃香豆素呋喃環(huán)上二個質(zhì)子構(gòu)成AB系統(tǒng),以一組dd.峰出現(xiàn),偶合常數(shù)較小
(J≈2.0~2.5Hz)。(5)芳環(huán)上甲氧基質(zhì)子呈現(xiàn)三個質(zhì)子的單峰
(3H,s.),δ3.8~4.0ppm。C-2(C=O,s.δ>160ppm)C-7(C-OH,s.δ>160ppm),受羰基吸電共軛的影響C-9(季碳,C-O-,s.δ149.0~154.0ppm)C-10(季碳,s.δ110.0~113.0ppm)C-4(C=C,d.δ143.0~145.0ppm),受羰基吸電共軛的影響C-3(C=C,d.δ110.0~113.0ppm)δC-2>C-7>C-9>C-4>C-5>C-6≈C-3≈C-10>C-8(160以上)(110.0~113.0)(110以下)(1)13C-NMR譜特征:香豆素母核碳譜的特征信號:
因此,用此法可以區(qū)別角型香豆素與線型香豆素。另外,香豆素類化合物的1HNMR譜中也能觀測到許多遠(yuǎn)程偶合信號。五香豆素的生理活性三、香豆素
(四)香豆素的波譜學(xué)特征第三節(jié)木脂素木脂素是一類由二分子苯丙素衍生物(單體)聚合而成的天然化合物,由于主要存在于植物的木質(zhì)部或開始析出時呈樹脂狀,所以稱木脂素。依縮合位置不同簡單木脂素β-β縮合7-7ˊ9-9ˊ
7-9ˊ單環(huán)氧木脂素縮合9-9ˊ內(nèi)酯環(huán)木酯內(nèi)酯9-7ˊ縮合雙環(huán)氧木脂素6-7ˊ縮合環(huán)木脂素聯(lián)苯環(huán)新烯型木脂素兩個苯環(huán)相連聯(lián)苯型木脂素(非β-β縮合,兩個苯環(huán)直接相連)9-9ˊ內(nèi)酯環(huán)環(huán)木脂內(nèi)酯依環(huán)合方向1-苯代萘內(nèi)酯4-苯代萘內(nèi)酯其他類簡單木脂素
單環(huán)氧木脂素
環(huán)木脂素
木脂內(nèi)酯
4-苯代萘內(nèi)酯1-苯代萘內(nèi)酯環(huán)木脂內(nèi)酯聯(lián)苯環(huán)辛烯型木脂素聯(lián)苯型木脂素雙環(huán)氧木脂素牛蒡子苷元R=H牛蒡子苷R=glc連翹脂素R=H連翹苷R=glc厚樸酚五味子醇二.木脂素的性質(zhì)1.性狀多數(shù)為無色結(jié)晶,一般無揮發(fā)性,少數(shù)具升華性。2.溶解性:游離木脂素多具親脂性,易溶于有機(jī)溶劑(苯、乙醚、氯仿、乙醇),難溶于水,具酚羥基的木脂素可溶于堿水液中。木脂素苷水溶性增大。3.光學(xué)活性與異構(gòu)化作用:木脂素常有不對稱碳原子或不對稱中心,多數(shù)具有光學(xué)活性,遇酸易異構(gòu)化(雙環(huán)氧木脂素),而木脂素的生物活性與其立體結(jié)構(gòu)有一定關(guān)系(鬼臼毒脂素-抗癌活性),因此,在木脂素的提取分離過程中應(yīng)盡量避免與酸堿的接觸,以防止其構(gòu)型的改變。醇提物1、系統(tǒng)溶劑(石油醚、乙醚、乙酸乙酯等)依次萃取,按極性大小分離。
2、堿溶酸沉法—主要用于酚性、內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的木脂素的分離純化。
3、色譜法(吸附原理、硅膠、中性氧化鋁)—用于難分離木脂素的分離。三.木脂素的提取分離原料乙醇、丙酮提取、濃縮1.三氯化鐵反應(yīng)——檢查酚羥基2.Labat反應(yīng)(沒食子酸、濃硫酸)——檢查亞甲二氧基(陽性呈藍(lán)綠色)3.Ecgrine反應(yīng)(變色酸、濃硫酸)——檢查亞甲二氧基(陽性呈藍(lán)紫色)四.木脂素的檢識
木脂素沒有特征性的理化檢識方法,常用的檢識方法主要是針對木脂素結(jié)構(gòu)中的功能基檢識:
木脂素的結(jié)構(gòu)類型較多,這里僅就代表性類型的波譜特征予以介紹:1.紫外(UV)光譜特征多數(shù)木脂素有兩個孤立的芳環(huán)發(fā)色團(tuán),其紫外光譜相似,一般在紫外區(qū)(200~400nm)出現(xiàn)兩個吸收峰:220~240nm(lgε>4.0)280~290nm(lgε3.5~4.0)
如:五味子甲素287、251、213
牛蒡子苷278、230、204五.木脂素的結(jié)構(gòu)測定260nm(lgε>4.5)最強(qiáng)峰225、290、310、355nm強(qiáng)吸收峰而四苯代萘類(共軛程度增大)顯示特征吸收:2.紅外(IR)光譜特征
紅外光譜特征區(qū)主要顯示功能基的信息,木脂素結(jié)構(gòu)中常有的羥基、甲氧基、亞甲二氧基、芳環(huán)及內(nèi)酯環(huán)等基團(tuán)均有相應(yīng)的吸收峰。
中國遠(yuǎn)志脂粉
扁柏脂粉3520(-OH)1745(γ-內(nèi)酯環(huán))1760~1780(γ-內(nèi)酯環(huán))942(亞甲二氧基)936(亞甲二氧基)800(1、2、4-取代芳環(huán))1600、1585、1500(芳環(huán))(1)1H-NMR譜特征及應(yīng)用:
a、典型木脂素的質(zhì)子歸屬
3.核磁共振(NMR)譜δ1.05(6H,d.)H-9、H-9’δ1.78(2H,m.)H-8、H-8’δ4.61(2H,d)H-7、H-7’δ5.96(4H,s)亞甲二氧基質(zhì)子δ6.82~6.93芳環(huán)質(zhì)子加爾巴新(單環(huán)氧木脂素)B、用于鑒別4-苯代萘內(nèi)酯(上向)和1-苯代萘內(nèi)酯(下向)4-苯代萘內(nèi)酯1-苯代萘內(nèi)酯H-1處于羰基去屏蔽區(qū),位于低場,δ8.25ppm(較大)亞甲基質(zhì)子處于羰基屏蔽區(qū),位于高場,δ5.08~5.23ppm(較小)C、用于雙環(huán)氧木脂素立體構(gòu)型(兩個苯環(huán)在同側(cè)或異側(cè))的判斷
同側(cè)(苯環(huán))異側(cè)(苯環(huán))
J12=J56≈4~5Hz(反式偶合)J12≈4~5Hz(反式偶合)J56≈7Hz(順式偶合)(2)13C-NMR譜特征
a、內(nèi)酯環(huán)羰基碳原子位于最低場,δ165~180ppm(最大)。
b、其次為芳環(huán)質(zhì)子,δ110~150ppm,其中連接取代基團(tuán)的碳原子δ較大。
C、烷烴類質(zhì)子δ80ppm以下,其中,與氧相連碳原子較大,季碳δ較大。
d、甲氧基質(zhì)子δ55.7ppm。木脂內(nèi)酯
C-1129.4C-1’129.5C-2110.8C-2’111.3C-3146.6C-3’146.5(芳環(huán)與氧相連)C-4144.2C-4’144.3(芳環(huán)與氧相連)C-5113.9C-5’114.3C-6121.2C-6’121.9C-738.3C-7’34.5C-840.9C-8’46.5C-971.3C-9’178.6(內(nèi)酯環(huán)羰基)OCH355.7(1)多數(shù)木脂素可得到分子離子峰。(2)發(fā)生芐基裂解,產(chǎn)生相應(yīng)的碎片離子。(3)木脂素苷可失去糖基,產(chǎn)生M+-162離子峰。4.質(zhì)譜(MS)特征苯丙素類思考題:
1、香豆素有哪些鑒別反應(yīng)?其鑒別特征如何?2、舉例說明苯丙素類成分的結(jié)構(gòu)特征?
3、用化學(xué)方法鑒別下列各組化合物醌類化合物Quinonoid第四章第四章醌類化合物一、概述二、
結(jié)構(gòu)類型三、醌類化合物的理化性質(zhì)四、蒽醌類化合物的提取與分離五、醌類化合物的光譜特征一、概述
醌類化合物是一類在自然界分布廣泛的化合物,它包括醌類及容易轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂絮愋再|(zhì)的化合物。醌類化合物主要存在于高等植物的蓼科、茜草科、鼠李科、百合科、豆科等科屬以及低等植物地衣類和菌類的代謝產(chǎn)物中。是許多天然藥物如大黃、何首烏、虎杖、決明子、蘆薈、丹參等藥材的有效成分。醌類化合物具有多方面的生理活性,如致瀉、抗菌、利尿和止血等,還有一些醌類化合物具有抗癌、抗病毒、解痙平喘等作用,是一類很有前途的天然藥物。從結(jié)構(gòu)上講,醌類化合物可分為苯醌、萘醌和蒽醌等。其中蒽醌及其衍生物種類較多,生理活性也較廣泛。第四章醌類化合物一、概述二、結(jié)構(gòu)類型三、醌類化合物的理化性質(zhì)四、蒽醌類化合物的提取與分離五、醌類化合物的光譜特征一苯醌類(benzoquinones)
有鄰苯醌和對苯醌兩種天然的多為對苯醌常見的取代基為OH,OMeMe和烷基等對苯醌鄰苯醌較簡單的對苯醌多為黃色或橙黃色結(jié)晶,能隨水蒸氣蒸餾,常有令人不適的臭味,對皮膚和粘膜有刺激性,易被還原成相應(yīng)的對苯二酚。中草藥中含有對醌衍生物的種類不多。二、結(jié)構(gòu)類型對苯醌是黃色晶體,熔點115.7℃,能隨水蒸氣蒸出,具有刺激性臭味,有毒,能腐蝕皮膚,能溶于醇和醚中。對苯醌很容易被還原成對苯二酚。如將對苯醌的乙醇溶液和無色的對苯二酚的乙醇溶液混合,溶液顏色變?yōu)樽厣?,并有深綠色的晶體析出。這是一分子對苯醌和一分子對苯二酚結(jié)合而成的分子配合物,叫做醌氫醌,它的構(gòu)造式表示如下:在醌氫醌溶液中插入一鉑片,即組成醌氫醌電極,這個電極的電位與溶液中的氫離子濃度有關(guān),可用于測定溶液的氫離子濃度。二、結(jié)構(gòu)類型一些帶有較高級直鏈烴基側(cè)鏈的對醌衍生物有驅(qū)除腸內(nèi)寄生蟲的作用,如白花酸藤果和木桂花果實的驅(qū)絳蟲有效成分證明是信筒子醌(embellin)。泛醌類(ubiquinones)是一類廣泛存在于自然界包括微生物、高等植物和動物體中,能參與細(xì)胞的基本生化反應(yīng),主要作用在于氧化磷酰化反應(yīng)中的電子傳導(dǎo),是生物氧化反應(yīng)中的一種輔酶,又稱輔酶Q類(coenzymesQ)。自然界存在的是輔酶Q6---Q10,其同系物已全部合成制得,治療某些血液疾病和肌肉疾病。一些霉菌的代謝產(chǎn)物中,亦曾發(fā)現(xiàn)的對苯醌的存在,例如具有強(qiáng)烈抗菌作用的夫霉醌(fumigatin),是得自霉菌Aspergilusfumigatus培養(yǎng)液中的一種抗菌素。二、結(jié)構(gòu)類型--苯醌二萘醌(naphthoquinones)
有三種可能結(jié)構(gòu),但天然的萘醌僅有α-萘醌
中藥中的萘醌多帶有羥基,多呈橙色至黃色。一些化合物具有較強(qiáng)的生理活性。胡桃醌(juglone)存在于核桃未成熟的果皮(青皮)中,有抗出血的活性,共存的其幾種還原衍生物,都有抗菌的生物活性,如α-氫化胡桃醌及其4-葡萄糖苷等。二、結(jié)構(gòu)類型--萘醌
指甲花醌(lawsone)得自指甲花的葉,其甲醚存在于鳳仙花的花中,具有強(qiáng)烈的殺霉菌作用。柿樹的新鮮根中含有多種萘醌的衍生物包括藍(lán)雪醌(plumbagin),7-甲基胡桃醌和一些萘醌的二聚物和四聚物。其中藍(lán)雪醌有刺激性臭氣,并能刺激皮膚發(fā)泡,為一種植物抗菌素,曾供臨床靜脈給藥以治療葡萄球菌感染所引起的癤和痤瘡。
二、結(jié)構(gòu)類型--萘醌
也有不含羥基的萘醌衍生物,維生素K類即是一例。例如維生素K1和K2。維生素K1和K2的差別只在于側(cè)鏈有所不同(K1n=3,K2n=2),維生素K1為黃色油狀液體,維生素K2為黃色晶體。維生素K1和K2廣泛存在于自然界中,綠色植物(如苜蓿、菠菜等)、蛋黃、肝臟等含量豐富。維生素K1和K2的主要作用是能促進(jìn)血液的凝固,所以可用作止血劑。在研究維生素K1和K2及其衍生物的化學(xué)構(gòu)造與凝血作用的關(guān)系時,發(fā)現(xiàn)2-甲基-1,4-萘醌具有更強(qiáng)的凝血能力,稱之為維生素K3,可由合成方法制得。二、結(jié)構(gòu)類型--萘醌
維生素K3為黃色晶體,熔點105-107℃,難溶于水,可溶于植物油或其它有機(jī)溶劑。由于維生素K3是油溶性維生素,故醫(yī)藥上用的是它的可溶于水的亞硫酸氫鈉加成物。
三菲醌如中藥丹參根中所含多種化合物都是菲醌的衍生物,包括鄰菲醌和對菲醌兩種。二、結(jié)構(gòu)類型--萘醌
丹參中的醌類化合物多為橙色、紅色至棕紅色的結(jié)晶,少數(shù)為黃色。具有抗菌及擴(kuò)張冠狀動脈的作用,是中藥丹參的主要有效成分,總丹參酮可用于治療金黃色葡萄球菌等引起的癤,癰,蜂窩組織炎、痤瘡等疾病。由凡丹參酮IIA制得的丹參酮IIA磺酸鈉注射液可增加冠脈流量,臨床上治療冠心病、心肌梗塞有效。
二、結(jié)構(gòu)類型--菲醌四蒽醌(anthraquinones)
蒽醌是廣泛存在于植物界的一種色素,是許多中藥如大黃、何首烏、虎杖等的有效成分。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的蒽醌類化合物近200種,主要分布于高等植物中,其他則主要存在于真菌及地衣類中,在動物及細(xì)菌中也偶有發(fā)現(xiàn),而且在真菌、地衣和動物中存在的蒽醌類化合物的結(jié)構(gòu)也往往比較特殊,這類化合物具有多方面的生理活性,是醌類化合物中最重要的一類物質(zhì)。在植物中的蒽醌衍生物主要分布于根、皮、葉及心材,也可在莖、種子、果實中。多和糖結(jié)合成苷,或以游離態(tài)存在。
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌植物中蒽醌衍生物種類較復(fù)雜,包括蒽醌衍生物及其不同程度的還原產(chǎn)物:蒽醌,氧化蒽酚,蒽酚,蒽酮及蒽酮的二聚體。其中大黃素型是分布最廣泛的一種蒽醌化合物。
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌一單蒽核類蒽醌及其苷類天然蒽醌以9,10-蒽醌最為常見。
1,4,5,8位為α位
2,3,6,7位為β位
9,10位為meso位,又叫中位植物中存在的蒽醌類成分多在蒽醌母核上有不同數(shù)目的羥基取代,其中以二元羥基蒽醌為多,在β位多有一個甲基、羥甲基、甲氧基、醛基或羧基取代,個別蒽醌化合物還有兩個碳原子以上的側(cè)鏈取代??沙视坞x形式或與糖結(jié)合成苷的形式存在于植物體內(nèi)。蒽醌的結(jié)構(gòu)類型有一定的規(guī)律性,根據(jù)羥基在蒽醌母核上的分布狀況不同,將羥基蒽醌分為兩類:大黃素型和茜素型。
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌大黃素型:羥基分布于兩側(cè)苯環(huán)上,多呈黃色。許多重要的中藥如大黃、決明中有致瀉作用的1,8-二羥基蒽醌衍生物均屬于這一類型。以下五種大黃素型羥基蒽醌在中藥中分布比較廣泛。羥基蒽醌衍生物多與葡萄糖、鼠李糖結(jié)合成苷,有單糖苷,也有雙糖苷,如
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌(2)茜素型:羥基分布于一側(cè)苯環(huán)上,顏色較深,多呈橙黃色至橙紅色。種類較少,最重要的中藥是茜草。茜草的根能止血、活血,主治咳嗽、痰中帶痰以及風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。從茜草根分離得到茜草素及其冬綠糖苷--茜草苷、羥基茜草素、偽羥基茜草素等多種蒽衍生物,其中茜草素是重要的天然染料之一。在低年生茜草根中多以苷的形式存在,而在多年生的茜草根中主要以游離苷元的形式存在。
二、結(jié)構(gòu)類型
--蒽醌2氧化蒽酚衍生物蒽醌在堿性溶液中可被鋅粉還原生成氧化蒽酚及其互變異構(gòu)體蒽二酚。氧化蒽酚及蒽二酚不穩(wěn)定,氧化蒽酚易氧化為蒽酮(或蒽酚),蒽二酚易氧化為蒽醌,故較少存在于植物體中。
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌3蒽酚和蒽酮衍生物蒽醌在酸性條件被還原,生成蒽酚及其互變異構(gòu)體--蒽酮。蒽酚或蒽酮的一些羥基衍生物可以游離態(tài)或結(jié)合成苷類存在于一些植物性瀉藥中,往往是和相應(yīng)的羥基蒽醌衍生物共存。一般含量比較少,因為這類成分可以緩緩被氧化成蒽醌類成分,故該類衍生物一般存在于新鮮植物中。
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌
對藥用大黃根中各種蒽衍生物追蹤一年的研究證明,蒽衍生物的總含量約為3.1%。蒽醌化合物和蒽酮之間的含量比隨季節(jié)而變化,所有蒽衍生物在夏天多以蒽醌(氧化型)存在,而冬季則以蒽酮(還原型)存在,其間轉(zhuǎn)化時間約三周。在蒽酮、蒽酮單糖苷、雙糖苷之間的相對含量也有一循環(huán)變化,其間轉(zhuǎn)換的條件是外界的溫度。另外,大黃藥材中含有的五種主要的羥基蒽醌類成分,其相應(yīng)的蒽酚衍生物都可能存在于新鮮的大黃根莖中。但貯存三年以上的大黃,就不再檢出這些蒽酚類成分了。再如新鮮的虎杖根中存在少量大黃酚蒽酚,是以苷的形式存在的,但在生長三年以后的根中,此種蒽酚特別是苷的形式顯著減少。但是,如果蒽酚衍生物的meso位羥基與糖縮合成苷,則性質(zhì)比較穩(wěn)定,只有經(jīng)過水解,除去糖才容易被氧化為蒽醌衍生物。大黃和鼠李皮等中都含有此種蒽酚苷類,只是不易提純,研究起來較難
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌
柯椏素(chrysarobin)是大黃酚的還原產(chǎn)物,是劇烈的瀉藥,但少實用,一般作外用藥,對治療各種皮膚病有較好效果,但對皮膚刺激性太大,應(yīng)用時要小心。
4C-糖基衍生物:是蒽醌的碳苷,即糖作為側(cè)鏈通過C-C
鍵直接與蒽環(huán)相連。例如蘆薈致瀉的主要有效成分蘆薈苷(barbaloin)即屬此類化合物。
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌小知識:蘆薈簡介蘆薈的起源與發(fā)展
蘆薈(Aloe),原產(chǎn)于非洲或地中海干燥地區(qū),性寒味苦,入心、肝、脾徑,是一種集醫(yī)藥醫(yī)療、美容化妝、保健護(hù)膚、食用和觀賞功能為一體的經(jīng)濟(jì)作物,百合科蘆薈屬多年生常綠多肉質(zhì)草本植物。
蘆薈的藥理作用及應(yīng)用
目前,蘆薈的應(yīng)用主要集中在三個方面:化妝品、保健食品和藥品。在蘆薈產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中,發(fā)展最快、最易被消費者接受的是蘆薈化妝品。一、殺菌作用二、潤濕美容作用三、抗衰老作用四、防曬作用五、健胃下泄作用六、免疫與再生作用七、防蟲、防腐作用八、防臭作用二雙蒽核類1二蒽酮衍生物可看作是兩分子的蒽酮脫去一分子氫后相互結(jié)合而成。又分為中位連接(C10-C10’)和α位(C1-C1’或C4-C4’)相連。這類物質(zhì)多為黃色結(jié)晶,多以苷的形式存在,若催化加氫還原則生成二分子蒽酮,用三氯化鐵氧化則生成二分子蒽醌。最重要的二蒽酮類化合物是從番瀉葉中得到的番瀉苷A,B,C,D.
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌番瀉葉中含蒽衍生物約1.5%,主要成分為番瀉苷A~D,以及大黃酸葡萄糖苷和大黃酚等。其中番瀉苷A和B互為異構(gòu)體,水解后均生物二分子葡萄糖和一分子苷元,其苷元是由二分子大黃酸蒽酮通過C10-C10’相互結(jié)合而成,苷元A為反式排列,苷元B為順式排列。從其結(jié)構(gòu)可知其苷均有旋光性,而苷元則無旋光性。其苷經(jīng)鉑的催化加氫反應(yīng),可生成二分子大黃酸蒽酮葡萄糖苷,苷元被鉻酸氧化可生成兩分子大黃酸。
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌
番瀉苷C和番瀉苷D也是一對同分異構(gòu)體,均由一分子大黃酸和一分子蘆薈大黃素的蒽酮衍生物通過C10-C10鍵結(jié)合而成,其中苷C為反式,苷D為順式。二者的苷和苷元均有旋光性。國產(chǎn)大黃中含番瀉苷類約0.87%,主要是苷A和B,是大黃瀉下作用最有效的有效成分,瀉效最強(qiáng)。大黃中的大黃酸葡萄糖苷的瀉下作用只有番瀉苷類的三分之一,而其他的蒽醌苷類瀉效很微弱,苷元的作用更弱。
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌
現(xiàn)在已知道,大黃瀉下作用的有效成分不下20余種,在體內(nèi)真正起瀉下作用的物質(zhì)是大黃中的番瀉苷A受大腸內(nèi)細(xì)菌作用的還原產(chǎn)物,但不是番瀉苷元,而是大黃酸蒽酮或其8-葡萄糖苷。但這仍不能完全代表大黃的瀉下效力。實驗證明,番瀉苷A瀉下作用的ED50比大黃粉或浸膏瀉下作用的ED50要大得多,即使以番瀉苷A加上蒽醌苷的瀉下作用的ED50也比大黃粉要大,可見大黃中還有起協(xié)同作用的物質(zhì)或其它瀉下作用較強(qiáng)的物質(zhì)存在。近來,大黃對腎功能的藥理和臨床作用受到重視,研究表明,大黃提取物能有效地延緩慢性腎衰的進(jìn)展,同時發(fā)現(xiàn)大黃酸治療糖尿病腎病,大黃素治療尿毒癥均有良好的療效。
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌2萘駢二蒽酮衍生物:
金絲桃屬某些植物如貫葉連翹、小連翹中含有的金絲桃素(hypericin)、假金絲桃素(pseudohypericin)均為萘駢二蒽酮衍生物,
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌
金絲桃屬(HypericumLinn)歸于金絲桃科(Guttiferae),約有400余種,是溫帶分布植物。我國有55種,8亞種,全國均有分布,但主要分布于西南地區(qū),國外的該屬植物分布于世界各地。
金絲桃素和假金絲桃素是金絲桃屬植物中最具代表性的活性物質(zhì),金絲桃素首次由Dietrich于1891年分離得到,由S.Czerny于1911年命名為hypericin。大約在1950~1951年間最終確定其結(jié)構(gòu)為4,4`,5,5`,7,7`-六羥基-2,2`-二甲基-萘駢二蒽酮。該化合物為藍(lán)黑色針狀結(jié)晶,不溶于多數(shù)有機(jī)溶劑,易溶于吡啶或其他有機(jī)胺類呈橙紅色并帶紅色熒光。可溶于堿性水溶液,在低于pH11.5時呈紅色溶液,高于此值時則為綠色溶液而帶紅色熒光。金絲桃素和假金絲桃素存在于多種金絲桃屬植物中,以貫葉連翹中含量居多。
抑郁癥是三大精神疾病之一,貫葉連翹很早在歐洲被用于鎮(zhèn)靜、抗抑郁及其他中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。研究表明,在金絲桃科中普遍存在的一些xanthone類化合物能抑制A型和B型單胺氧化酶,增加中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)遞質(zhì)濃度。德國于1991年6月上市了一個以金絲桃素為標(biāo)準(zhǔn)的新的抗抑郁藥。
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌
目前國際上對金絲桃屬植物的興趣,很大程度上是由于金絲桃素和假金絲桃素的抗病毒作用。研究表明,兩種化合物在體外強(qiáng)烈地抑制各種逆轉(zhuǎn)錄病毒,包括人免疫缺陷病毒(HIV),有報道認(rèn)為金絲桃素在細(xì)胞內(nèi)的HIV-1抑制作用是由于與其感染細(xì)胞中殘留和毒粒成分相結(jié)合所致,是一種有殺病毒作用的藥物。
二、結(jié)構(gòu)類型--蒽醌第四章醌類化合物一、概述二、
結(jié)構(gòu)類型三、醌類化合物的理化性質(zhì)四、蒽醌類化合物的提取與分離五、醌類化合物的光譜特征一物理性質(zhì)1性狀:p149
顏色:與助色基的多少有關(guān)形態(tài):2升華性:游離蒽醌具有升華性,常壓下加熱可升華而不分解。如:大黃酚與大黃酚甲醚的升華溫度在124C
蘆薈大黃素185C
大黃素206C
大黃酸210C
一般升華溫度隨酸度的增強(qiáng)而升高三、醌類化合物的理化性質(zhì)3溶解度:苷元:通??桑ㄒ祝┤苡诒?、乙醚、氯仿,在堿性有機(jī)溶劑如吡啶、N-二甲基甲酰胺中溶解度也較大,可溶于丙酮、甲醇及乙醇,不溶或難溶于水。蒽苷:極性較大,易溶于甲醇及乙醇,也能溶解于水,在熱水中更易溶解,但在冷水中溶解度較小,幾乎不溶于乙醚、苯、氯仿等溶劑。蒽醌的碳苷:在水中的溶解度很小,難溶于親脂性有機(jī)溶劑而易溶于吡啶中。二化學(xué)性質(zhì)1酸性
三、醌類化合物的理化性質(zhì)
酸性來源——羧基(COOH)、酚羥基(OH)影響酸性強(qiáng)弱的因素——酸性基團(tuán)的種類、數(shù)目及連接位置。
酸性規(guī)律——①含羧基的醌類酸性強(qiáng)于不含羧基者,
②酚羥基的數(shù)目越多,酸性越強(qiáng),
③β—羥基的酸性強(qiáng)于a—羥基的酸性。應(yīng)用——pH梯度萃取法進(jìn)行分離。醌類化合物因分子中酚羥基的數(shù)目及位置不同,酸性強(qiáng)弱有一定差別。(1)苯醌和萘醌的醌核上的羥基酸性類似于羧基;(2)萘醌和蒽醌的苯環(huán)上的羥基酸性:β-羥基>α-羥基
β-羥基蒽醌的酸性較一般酚類要強(qiáng),能溶于Na2CO3溶液中。尤其是熱溶液中。
α-羥基的酸性很弱(pKa11.5),不但比苯酚的酸性弱,而且不及碳酸第二步解離的酸性(pKa210.3),因此不能溶解于碳酸氫鈉和碳酸鈉溶液中。羥基數(shù)目增多,酸性也增強(qiáng)。羥基蒽醌的酸性隨羥基數(shù)目的增加而增加,無論是α-位或β-位有羥基,其酸性都有一定程度的遞增。如:α-羥基的酸性很弱(pKa11.5),而1,4-與1,5-二羥基蒽醌三、醌類化合物的理化性質(zhì)
雖各自能形成氫鍵,但酸性仍有增加(pKa分別為10.4和9.5)。1,8-二羥基蒽醌因兩個羥基只能與同一個羰基形成氫鍵,酸性增加很多(pKa8.1),較碳酸的K2高出約百倍,所以大黃酚能溶于沸Na2CO3水溶液中。在β系中,2,6-二羥基蒽醌(pKa6.1)的酸性和碳酸的K1屬同一數(shù)量級,所以1,3,6,8-四羥基蒽醌可溶于NaHCO3水溶液中,類似羧酸的性質(zhì)。但是,處于鄰位的二羥基蒽醌其酸性比只有一個羥基蒽醌的酸性還弱,這是由于相鄰酚羥基締合的影響。如茜草素(pKa18.2,pKa211.9).三、醌類化合物的理化性質(zhì)因此,游離蒽醌的酸性強(qiáng)弱順序為:含COOH>含2個以上β-羥基>含1個β-羥基>含2個以上α-羥基>含1個α-羥基可溶于Na2HCO3可溶于Na2CO3可溶于1%NaOH可溶于5%NaOH2.堿性:來源于羰基氧原子,能接受質(zhì)子表現(xiàn)微弱的堿性——溶于濃硫酸生成紅色洋鹽。三、醌類化合物的理化性質(zhì)2顏色反應(yīng):取決于其氧化還原性質(zhì)以及分子中的酚羥基的性質(zhì)。(1)Feigl反應(yīng)----醌的通性,所有具醌核的化合物均可反應(yīng)。方法、機(jī)理:見書150頁無色亞甲藍(lán)顯色試驗----可區(qū)別蒽醌與苯醌萘醌苯醌和萘醌因醌核上有活潑質(zhì)子,可反應(yīng),而蒽醌無。與堿的反應(yīng)(Borntr?ger反應(yīng)
----可區(qū)別含羥基的蒽醌與蒽酚衍生物反應(yīng)、機(jī)理、應(yīng)用:見書151頁。該反應(yīng)是檢識中藥中羥基蒽醌類成分存在的最常用的方法之一。對羥基蒽醌的結(jié)構(gòu)判定也有一定的輔助作用。如有以下規(guī)律:三、醌類化合物的理化性質(zhì)
單羥基者呈色較淺,多為紅-橙色;非相鄰雙羥基多呈紅色(1,5-1,8-),但1,4-二羥基呈紫色;相鄰雙羥基多為藍(lán)色(1,2-);多取代基在同一環(huán)上,在堿液中易氧化,會逐漸變色,如1,2,3,-三羥基蒽醌顏色從紅棕經(jīng)紅紫再變綠。表羥基蒽醌的(Borntr?ger反應(yīng))三、醌類化合物的理化性質(zhì)三、醌類化合物的理化性質(zhì)與活性次甲基試劑的反應(yīng)----可區(qū)別蒽醌與苯醌萘醌反應(yīng)、機(jī)理、應(yīng)用:見書151頁。與金屬離子的反應(yīng)----可初步鑒定蒽醌的取代情況機(jī)理:見書152頁常用0.5%醋酸鎂的乙醇溶液,可根據(jù)結(jié)果初步判斷取代情況:
A.母核中只有一個α-或β-酚羥基,或有兩個β-酚羥基但不在同一環(huán)上,呈黃橙色至橙色。
α-羥基蒽醌anthraflavicacid三、醌類化合物的理化性質(zhì)B.鄰位酚羥基的蒽醌,呈紫色-藍(lán)紫色。
茜草素沒食子蒽醌
C.對位二酚羥基蒽醌,呈紫紅色-紫色。
quinizarinislandicincatenarin三、醌類化合物的理化性質(zhì)D.每個苯環(huán)上各有一個α-酚羥基,或含有間位二羥基者,呈紅色至紅色。
anthrarufin大黃酸對亞硝基二甲基苯胺反應(yīng):羥基蒽酮類化合物,尤其是1,8-二羥基蒽酮衍生物,當(dāng)9位或10位未取代時,能與0.1%的對亞硝基二甲苯胺的吡啶溶液反應(yīng)而呈色。由于蒽酮化合物酮基對位的次甲基上的氫很活潑,易與對亞硝基二甲基苯胺上的亞硝基氧原子脫去一分子水,縮合成共軛體系較長的有色化合物。其顏色可為紫紅、綠、藍(lán)以及灰、三、醌類化合物的理化性質(zhì)
亮紅、紫等,隨分子結(jié)構(gòu)而不同。此反應(yīng)不僅可用于蒽酮類化合物的定性檢查,而且還可用于微量測定。本反應(yīng)不受蒽醌類、黃酮類、香豆素類、糖類及酚類的干擾。三、醌類化合物的理化性質(zhì)不同顏色反應(yīng)鑒別特點及意義反應(yīng)類型反應(yīng)試劑反應(yīng)特點鑒別特點意義Feigl反應(yīng)醛類、鄰二硝基苯紫色苯、萘、菲、蒽醌非醌成分(—)無色亞甲藍(lán)無色亞甲藍(lán)溶液PC、TLC蘭色斑點苯、萘醌與蒽醌區(qū)別(—)Borntr?ge反應(yīng)堿液單羥基:紅橙非相鄰雙羥基:紅(1、4-羥基紫)相鄰雙羥基:藍(lán)多羥基在同一環(huán):會變色苯、萘、菲、蒽(羥基醌類)羥基蒽醌呈紅色Kesting–
Craven反應(yīng)活性亞甲基試劑(乙酰乙酸酯)藍(lán)綠、藍(lán)紫最后為暗紅黃色苯、萘醌(醌環(huán)上有未被取代的位置)蒽醌(—)與金屬離子醋酸鎂(鉛)1,1.8,1.5橙紅1.3,1.3.8,1.3.6.8
橙紅1.4,1.4.8,1.4.5.8
紫紫紅1.2,1.2.3,1.2.4
藍(lán)紫色蒽醌(羥基蒽醌)其余醌(—)對亞硝基二甲苯胺反應(yīng)0.1%對亞硝基-二甲基苯胺吡啶液紫、綠、藍(lán)、灰色蒽酮(定性檢查)1,8-二羥基蒽酮呈綠色反應(yīng)類型反應(yīng)試劑反應(yīng)特點鑒別特點意義一、概述二、
結(jié)構(gòu)類型三、醌類化合物的理化性質(zhì)四、蒽醌類化合物的提取與分離第四章醌類化合物五、醌類化合物的光譜特征一提取方法:
一般選用甲醇或乙醇為溶劑,可同時將游離態(tài)和成苷的蒽醌類化合物從藥材中提取出來,濃縮后再依次用有機(jī)溶劑提?。ǘ嘤盟魇咸崛》ǎ筛鶕?jù)極性大小不同進(jìn)行初步分離(如將苷和苷元分開)。對于多羥基蒽醌或具有羧基的蒽醌(如大黃酸),在植物體內(nèi)多以鹽的形式存在,難以被有機(jī)溶劑溶出,提取前應(yīng)先酸化使之游離。四、醌類化合物的提取和分離
原料
↓甲醇、乙醇提取醇提物(游離苷元、苷)
↓有機(jī)溶劑萃取或回流↓↓有機(jī)溶劑層(游離蒽醌) 水溶液或殘渣(苷)
↓
↓梯度萃取分離法(酸性差異) 有機(jī)溶劑純化(乙酸乙酯、↓正丁醇萃?。┥V法分離(難分離成分采用)色譜法分離:葡聚糖凝膠吸附色譜:硅膠,不能用氧化鋁(分子篩)反相硅膠柱色譜(酸堿反應(yīng)不可逆吸附)聚酰胺色譜:游離羥基蒽醌適用二分離方法:1蒽醌苷類和游離蒽醌衍生物的分離:用分步提取法(如前述)2游離蒽醌衍生物的分離:可選用分步結(jié)晶法、梯度pH萃取法或?qū)游龇ㄟM(jìn)行。梯度pH萃取法是分離游離蒽醌衍生物的經(jīng)典方法:原理局限性性質(zhì)相似,酸性差別不大的混合物不適用有些蒽酮雖然存在酚羥基,但在稀堿溶液中較相應(yīng)的蒽醌難溶,如大黃酚蒽酮-9,故蒽醌衍生物的苯提取液用極稀的NaOH液萃取,可除去蒽醌而使蒽酮留在苯液中。示例色譜法在蒽醌苷元分離中的應(yīng)用:一般先用經(jīng)典方法(如梯度pH萃?。ζ溥M(jìn)行初步分離,再結(jié)合柱色譜法或制備性TLC法作進(jìn)一步的分離,多用硅膠吸附色譜,而氧化鋁一般不用,也常用聚酰胺作為柱色譜的填料。四、醌類化合物的提取和分離四、醌類化合物的提取和分離3蒽醌苷的分離:較苷元的分離困難,一般先用鉛鹽法或溶劑法除去大部分雜質(zhì),制得較純的總苷后,再進(jìn)一步用聚酰胺、硅膠或葡聚糖凝膠柱色譜反復(fù)分離純化。應(yīng)用聚酰胺色譜法及葡聚糖凝膠柱色譜法對蒽醌苷的分離均能取得良好的效果。如
四、醌類化合物的提取和分離一、概述二、
結(jié)構(gòu)類型三、醌類化合物的理化性質(zhì)四、蒽醌類化合物的提取與分離五、醌類化合物的光譜特征第四章醌類化合物一、蒽醌類化合物的紫外光譜特征羥基蒽醌有五個吸收峰,分別由苯樣結(jié)構(gòu)和醌樣結(jié)構(gòu)引起
A部分有苯甲酰基結(jié)構(gòu),可給出252及325nm
的強(qiáng)峰和中強(qiáng)峰
B部分具有醌樣結(jié)構(gòu),可給出272及405nm
的吸收峰除此以外,在230nm處有一強(qiáng)吸收峰因此共有五峰峰1~230nm
峰2240~260nm(A)
峰3262~295nm(B)
峰4305~389nm(A)
峰5>400nm(B中的羰基引起)
五、醌類化合物的光譜特征與結(jié)構(gòu)的關(guān)系峰1與結(jié)構(gòu)中羥基數(shù)目有關(guān),羥基越多,位置越偏長波方向(P155表4-1)。具體波長與羥基位置(αβ)無關(guān),但強(qiáng)度主要取決于
α羥基的數(shù)目。峰3的峰位和強(qiáng)度主要受β酚羥基的影響,β酚羥基能夠通過蒽醌母核向羰基供電,使該峰紅移,強(qiáng)度亦增強(qiáng)。一般蒽醌母核上具有β酚羥基則峰3吸收強(qiáng)度均在4.1以上,若低于此值,表示無β酚羥基。峰5主要受α羥基影響,α羥基數(shù)目越多,λmax紅移就越多(見書P156表4-2)五、醌類化合物的光譜特征二、蒽醌衍生物的紅外光譜特征主要是苯環(huán)、羰基和羥基的特征。一般范圍:羥基νOH3600~3100cm-1
羰基νC=O1675~1653cm-1
苯環(huán)νAr1600~1480cm-1五、醌類化合物的光譜特征與結(jié)構(gòu)的關(guān)系1羰基的共振頻率與α羥基的數(shù)目有關(guān)2羥基頻率與結(jié)構(gòu)的關(guān)系α羥基因與相鄰的羰基締合,吸收頻率移至3150cm-1以下,多與不飽和C-H伸縮振動頻率相重疊Β羥基振動頻率較α羥基高得多,在3600~3150cm-1之間,若只有一個,則大多在3300~3390cm-1間有一個峰。若有多個,則3600~3150cm-1之間可能有兩上或多個峰。五、醌類化合物的光譜特征三、蒽醌類化合物的核磁共振譜特征1母核芳?xì)涞腘MR信號:質(zhì)子可分為兩類,α-芳?xì)涮幱隰驶呢?fù)屏蔽區(qū),處于較低磁場,其峰中心在δ8.07左右。而β-芳?xì)涫荇驶绊戄^小,共振發(fā)生在較高磁場,中心位于δ6.67左右。在取代蒽醌中如有孤立芳?xì)?,則應(yīng)出現(xiàn)單峰;如有鄰二芳?xì)?則出現(xiàn)相互偶合的兩個二重峰(J6~9Hz);如有間二芳?xì)?即兩個芳?xì)渲g有-OR或-OH,-COOH取代基,則出現(xiàn)相互偶合的兩個二重峰(J1~3Hz),這與鄰位二芳?xì)涞膱D譜有明顯的區(qū)別;見下頁圖五、醌類化合物的光譜特征
若兩個間位芳?xì)渲g有甲基取代,則有烯丙遠(yuǎn)程偶合,兩個芳?xì)渚憩F(xiàn)為兩個寬峰,其半峰寬約為4Hz左右。若結(jié)構(gòu)中有邊位三個或四個芳?xì)?,則表現(xiàn)為多重峰。2取代基質(zhì)子信號:(教材P158)蒽醌衍生物中取代基的種類、數(shù)目和位置不同,對芳?xì)涞幕瘜W(xué)位移、峰的細(xì)微結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生一定的影響;反過來,蒽醌母核對取代基的化學(xué)位移也有一定的影響。分析這種相互作用引起的NMR波譜特征,對結(jié)構(gòu)鑒定是大為有益的。甲氧基:芳環(huán)上甲氧基質(zhì)子的化學(xué)位移約為4.0~4.5ppm,單峰。且甲氧基可向芳環(huán)供電子,使鄰位及對位芳?xì)湎蚋邎鑫灰萍s0.45ppm.
芳香甲基:蒽醌核上的-CH3質(zhì)子的化學(xué)位移約2.1~2.9ppm,為單峰,或受鄰位質(zhì)子的烯丙遠(yuǎn)程偶合而呈寬單峰,半峰寬約為2.2Hz,而正常甲基峰的半峰寬為1~1.5Hz。具體的峰位與甲基在母核上的位置(α或β)五、醌類化合物的光譜特征
有關(guān),并受其它取代基的影響.例如1,3,5-三羥基-6-甲基蒽醌,甲基處于羥基的鄰位,受其影響較大2.16ppm
1,3,5-三羥基-7-甲基蒽醌,甲基處于羥基的間位,受其影響較小2.41ppm五、醌類化合物的光譜特征
羥甲基:與苯環(huán)相連的-CH2OH,其CH2質(zhì)子化學(xué)位移約4.6ppm,(2H,d,這與-OCH3不同),其-OH質(zhì)子化學(xué)位移約5.6ppm.
酚羥基及羧基:α-酚羥基與C=O形成分子內(nèi)氫鍵,質(zhì)子共振發(fā)生在較低磁場區(qū),約11~12ppm,單峰。當(dāng)只有一個α-酚羥基時,其化學(xué)位移一般大于12.25ppm,當(dāng)兩個羥基同處于羰基的α位時,分子內(nèi)氫鍵減弱,其信號在11.6~12.1ppm。
β-酚羥基化學(xué)位移多小于11ppm,位于較高場。-COOH質(zhì)子的化學(xué)位移值范圍與β-酚羥基相同,但酚羥基為供電子基,可使鄰位及對位芳?xì)湫盘栂蚋邎鲆苿?.45ppm,而羧基則使鄰位芳?xì)湎虻痛艌鲆苿蛹s0.8ppm。五、醌類化合物的光譜特征四、蒽醌類化合物的MS特征:蒽醌的質(zhì)譜
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